CN110096727A - 一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，属充填工艺及应用的技术领域。本发明可以准确判断适合自流输送的高浓度料浆及速度,并具有较好的使用效果。依据矿山实际充填管路进行建模，以废石，尾砂为原料配置高浓度充填料浆，研究浆体在管道中输送特性，分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，确定适合管路输送的料浆流量与速度，为高浓度自流充填技术的应用提供理论参考。
Description
技术领域
本发明涉及一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，属充填工艺及应用的技术领域。
背景技术
高浓度充填因具备不离析不沉淀，充填质量好等优点，已成为国内外优选的充填采矿方法。管道输送是整个充填采矿技术中至关重要的一环，决定充填系统的成败。实现高浓度自流管道输送是高浓度充填的核心技术之一。相比于泵送，自流输送依靠浆体自重克服管道阻力进行输送，其工艺简单(没有复杂的泵送系统)，设备故障率低，经济性好，特别是针对当前深井开采，自流输送的研究显得尤为重要。但高浓度自流输送技术更加需要准确的选择料浆与流速，否则在管道输送过程中易出现堵管，破管等问题，导致充填工序无法正常进行。料浆自流输送受到诸多因素的影响,例如流速和断面大小等因素,对管道输送最优料浆以及流速的估计和确定存在一定的难度。因此,如何准确地确定判断适合管道输送的料浆具有一定的实际意义。
现有技术在确定管道输送时,主要有两种方式，一种是采用L型管道模型进行实验或数值模拟分析；另一种是应用环管等工业实验进行测试选定从而确定管道输量。
但现有技术至少存在以下问题：
使用现有L管进行实验或模拟，L管过于简单不能全面反映矿山实际情况；
工程上为了指导生产实践，通常采用环管实验，但充填料浆环管实验要耗费较长的时间、大量的资金、以及人力、物力，因此并非所有矿山都具有进行环管实验的条件。目前国内外对于高浓度料浆研究较少，对其在矿山的应用缺乏理论依据。
发明内容
本发明为了解决现有技术确定适合管道输送的料浆时,其准确性受到限制的问题,基于计算流体力学分析软件，提出一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法。
本发明可以准确判断适合自流输送的高浓度料浆及速度,并具有较好的使用效果。依据矿山实际充填管路进行建模，以废石，尾砂为原料配置高浓度充填料浆，研究浆体在管道中输送特性，分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，确定适合管路输送的料浆流量与速度，为高浓度自流充填技术的应用提供理论参考。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下：
一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，该方法包括如下步骤：
A、选取原料：用于充填的骨料分为粗骨料和细骨料；
B、确定实验材料的基本参数包括密度、堆积密实度、碱性率、活性率和质量系数；
C、确定符合高浓度条件的料浆：高浓度为在静置后还能保持不分层的料浆浓度；
在静置过程中，料浆中颗粒只压缩不存在自由沉降，特点为在体积收缩时不存在粗颗粒分选沉降，仅有少量水析出，在管道输送工程中不存在速度梯度；
D、基于充填管路图纸，应用前处理软件，建立充填管道的三维几何模型,生成三维的网格结构，输出文件并保存；
E、启动并选择3D求解器将几何模型导入；检查并显示网格.
F、将流体的物理实体加以模型化，引入流体质点和连续介质的概念方法；结合充填浆体的特点，对充填浆体做出以下设定：认为充填浆体不论是静置还是在管道中流动时都是连续的，无间隙；各个方向的力学性质是一致的；浆体在流动中是不可压缩的；满足定常稳定流动假设；浆体是无热交换的；
G、选用欧拉法来描述流体运动进行计算；欧拉法是基于流体经过空间各个固定点的运动情况，把这些固定点的运动流当成流体不同质点在不同时间经过不同位置的流动来分析；
H、浆体在输送模拟中要求满足浆体的连续性方程：
式中，u，v，w为速度矢量沿x,y,z轴的三个速度分量；
上式表明，浆体作为不可压缩流体流动时，流速的空间变化是彼此关联，相互制约的，必须受到连续性方程的约束，否则流动的连续性将被破坏；
I、同时满足动量方程其形式为：
式中，X,Y,Z分别表示流体微元在x，y，z方向的面力，p表示流体微元受到的面力的合力，ρ表示流体的密度，μ表示流体的粘度， u，v，w为速度矢量沿x,y,z轴的三个速度分量；
J、还需满足伯努利方程：
取竖直向上为z轴；式中，z1，z2表示单位流体的位置，p1，p2 表示流体在位置z1，z2处的压力，γ为料浆的容重，v1，v2表示流体在z1，z2处的速度，h1'表示流体从z1位置运动到z2位置过程中内摩擦力做的功；
K、定义各部位的边界名称,包括入口，出口，管道壁；
L、选择流动状态为层流状态，定义流体的物理属性，选用模型，将步骤C中的充填材料物理力学参数代入模型中；
M、进行设置边界条件，管道入口设置为速度入口，管道出口设置为自由流，操作条件为标准大气压，在竖直方向存在重力加速度 -9.8m/s2；
N、设置流场中的流速并初始化，设置残差监视器中的存储迭代次数，最后输入所设置的迭代次数为，开始迭代计算；直至迭代收敛；
O、迭代完成后查看最终的速度和压力云图；
P、通过创建监测面计算管道阻力损失；
Q、根据步骤C设置的实验方案，进行模拟研究，分析研究浆体在管道中输送特性，分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，确定适合管路输送的料浆流量与速度。
进一步的，步骤A中：粗骨料选用废石等，最大粒径小于20mm；细骨料为尾砂、分级尾砂或酸浸尾砂。
进一步的，步骤C中：对料浆进行坍落度，倒坍落度实验，要求满足坍落度在220～260mm,倒坍落度小于1s，选出符合高浓度范围的料浆浓度和水泥添加量并从而确定实验方案及相对应的参数。
进一步的，步骤D中：由CFD Gambit建立充填管道的三维几何模型,生成三维的网格结构，输出“mesh”文件并保存。
进一步的，步骤E中：启动FLUENT软件,选择3D求解器，在FLUENT 软件中将几何模型：Mesh文件导入；
进一步的，步骤L中：选择流动状态为层流状态，定义流体的物理属性，选用FLUENT中H-B模型，将步骤C中的充填材料物理力学参数代入H-B模型中。
进一步的，步骤M中：在FLUENT软件中进行设置边界条件；
步骤N中：设置残差监视器中的存储迭代次数为1000，最后输入迭代次数为1000。
进一步的，步骤P中:通过在管道的各弯管部分的上面和下部各创建一个监测面，通过计算各监测面的加权平均压力值，将各段管道的阻力损失值计算出来，最终计算出整个管道阻力损。
进一步的，步骤Q中:根据步骤C设置的实验方案，进行模拟研究；
通过观测Z＝0监测面上料浆流速以及压力变化情况，分析出研究浆体在管道中输送特性；
通过在在管道弯管直径方向取一些监测线，即在管道弯管处中心位置取监测线，可以分析出料浆在弯管部位的变化情况以及对管道冲击力的大小；
根据不同方案的阻力损失随料浆浓度以及流速的变化，分析输送过程中压力损失受浓度和流速的影响规律，最终确定适合管路输送的料浆流量与速度。
应用领域：高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法适用于采用自流输送的充填矿山。
本发明以矿山实际充填管路建立管道模型，应用FLUENT模型进行模拟分析，建立约束条件，获得每种料浆组合及流速下的管道阻力损失，对每组状态下的管输料浆分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，最后,结合矿山输送条件,确定适合管路输送的料浆流量与速度，为高浓度自流充填技术的应用提供理论参考。
本发明与现有技术相比,具有以下优点
(1)本发明提供的设计方法易操作,节约成本,避免了环管以及工业试验确定适合输送的高浓度料浆的繁琐,合理地确定料浆的用量, 保证了充填料浆的各项性能,降低料浆设计阶段的盲目性和工作量, 显著提高工程效率。
(2)本发明可以通过模拟了解料浆在整个管道中输送的各种情况以及料浆分布状态，做好防护措施，减少堵管机率的发生，对于不同的充填材料同样适用此方法。选择充填材料相同的情况下,无需进行多次实验,即可计算出满足高浓度要求的不同充填料浆参数,且不受人为因素的影响，结果更准确。
附图说明
图1为本发明具体实施方式步骤5中管道的几何模型示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述：
步骤1：实验中所使用的废石及尾砂均来自某铜矿，实验测定废石破碎集料的密度为2815kg/m3，堆集密实度为0.554，通过0.25mm 筛孔的细粒料为6.4％，颗粒的大小主要集中在-15mm～+7mm之间。管输中大颗粒易发生沉积，不利于管道输送，所以废石必须配以细料来改善级配，增大填隙效应和骨料密实度。
步骤2：尾砂的密度为2897kg/m3，堆集密实度为0.506，尾砂的加权平均粒径d50＝0.149mm，尾砂级配指数n＝0.501，级配合理，密实度较好。总体来看，铜矿尾砂粒度比较集中，-0.246mm～+0.097mm 粒度区间占50％左右，-0.097～+0.05mm粒度区间占35％左右，200目以下细粒料占20％左右，400目以下占1.17％。
步骤3：骨料的堆积密实度能全面反映骨料填隙效应，骨料的堆集密实度最大，则可使充填体骨料之间的填隙效应达到最充分，使骨料之间处于紧密嵌锁状态，这种状态能使混合骨料的强度效应发挥最充分。为了确定废石与尾砂混合最优配比，进行级配实验，实验结果见表1。根据实验结果选用最优级配废石尾砂比为7:3进行输送模拟。
表1：废石破碎集料-尾砂混合堆积密实度：
步骤4：根据大红山铜矿前期实验结果分析，水泥量在200kg/m3，质量浓度为83％时基本达到高浓度和强度的要求。以此为依据，本次模拟中充填浆体采用废石与尾砂质量比为7:3，水泥用量为 200～220kg/m3，浓度82％～85％，根据矿山的实际充填能力设定流速分别为2.0m/s、2.4m/s、2.8m/s、3.0m/s、3.2m/s，模拟方案共40 组，浆体基本参数如表2所示。
表2：浆体管输模拟方案：
通过模拟分析，既可以比较不同配比下的料浆管输阻力，又可以对比同种料浆在不同流速下的管输阻力。
步骤5：几何模型的建立
应用前处理软件Gambit模拟某铜矿的实际情况，建立物理模型。地表搅拌站的标高为924m水平，通过充填进风斜井进行地下充填部分，到达640联道，然后到达500措施联道，通过充填钻孔及其联道进入到充填进风斜井，最后到达地下220m充填处。管道的几何模型与实际尺寸及布置方式保持一致，如图1。充填管道的内直径为 150mm，弯管处角度如图所示，弯管半径为1.5m，总充填倍线为6.8。弯管处是最易受损的部分，在管道每个弯管直径方向取监测线,共八条。
步骤6：边界条件：根据实验方案在FLUENT软件中进行设置，管道入口设置为速度入口(Velocity-inlet)，管道出口设置为自由流 (Outflow)，操作条件为标准大气压，在竖直方向存在重力加速度 -9.8m/s2(y轴负方向)。选用欧拉法来描述流体运动进行计算，最后输出计算结果。
步骤7：选择流动状态为层流状态，定义流体的物理属性，选用 FLUENT中H-B模型，将表2中的充填材料物理力学参数代入H-B 模型中；
步骤8：依据表2中的实验方案设置流场中的流速并初始化，设置残差监视器中的存储迭代次数为1000，最后输入迭代次数为1000，开始迭代计算。直至迭代收敛。
步骤9：迭代收敛后即可通过监测面观察速度云图，压力云图，计算管道阻力损失。
各浓度流速下的管道阻力计算结果列于表3。
表3：料浆管道阻力损失
步骤10：当料浆在管道中的阻力损失大于重力产生的势能则不能自流，根据表3中的计算结果可知，当流速大于等于2.8m/s，浓度为85％时无法自流，当速度达到3.2m/s，浓度为84～85％时不能自流，所以管道输送浓度选取应在83～84％之间。
步骤11：工业验证
为了验证料浆在管道中的输送情况，进行半工业实验。废石破碎集料-尾砂管输实验的结果表明，在废石尾砂比7:3、水泥用量 200～220kg/m3、质量浓度83％～84％条件下，料浆均能实现管道自流输送充填。可以满足矿山需要，且可在现有系统下进行自流充填。料浆在流动中基本无离析、分层现象，表面有明显的粗颗粒，属典型的高浓度高流态浆体。
料浆随静置时间的延长，表面出现“冒泡”现象，这是因为尾砂密度大，在下沉密实过程中粗细粒尾砂有一定的分选现象，且料浆中包含有少量空气所致。
在工业实验的同时布置3个检测点测试压强值，在每个流速下测定5次压力值，时间间隔为30秒，并求其平均值。将工业实验的阻力损失与模拟结果进行比较，列于表4。(以浓度82％为例)。
表4大红山矿区不同流量下各监测点的压强值与阻力损失(浓度82％)
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
A、选取原料：用于充填的骨料分为粗骨料和细骨料；
B、确定实验材料的基本参数包括密度、堆积密实度、碱性率、活性率和质量系数；
C、确定符合高浓度条件的料浆：高浓度为在静置后还能保持不分层的料浆浓度；
在静置过程中，料浆中颗粒只压缩不存在自由沉降，特点为在体积收缩时不存在粗颗粒分选沉降，仅有少量水析出，在管道输送工程中不存在速度梯度；
D、基于充填管路图纸，应用前处理软件，建立充填管道的三维几何模型,生成三维的网格结构，输出文件并保存；
E、启动并选择3D求解器将几何模型导入；检查并显示网格.
F、将流体的物理实体加以模型化，引入流体质点和连续介质的概念方法；结合充填浆体的特点，对充填浆体做出以下设定：认为充填浆体不论是静置还是在管道中流动时都是连续的，无间隙；各个方向的力学性质是一致的；浆体在流动中是不可压缩的；满足定常稳定流动假设；浆体是无热交换的；
G、选用欧拉法来描述流体运动进行计算；欧拉法是基于流体经过空间各个固定点的运动情况，把这些固定点的运动流当成流体不同质点在不同时间经过不同位置的流动来分析；
H、浆体在输送模拟中要求满足浆体的连续性方程：
式中，u，v，w为速度矢量沿x,y,z轴的三个速度分量；
上式表明，浆体作为不可压缩流体流动时，流速的空间变化是彼此关联，相互制约的，必须受到连续性方程的约束，否则流动的连续性将被破坏；
I、同时满足动量方程其形式为：
式中，X,Y,Z分别表示流体微元在x，y，z方向的面力，p表示流体微元受到的面力的合力，ρ表示流体的密度，μ表示流体的粘度，u，v，w为速度矢量沿x,y,z轴的三个速度分量；
J、还需满足伯努利方程：
取竖直向上为z轴；式中，z1，z2表示单位流体的位置，p1，p2表示流体在位置z1，z2处的压力，γ为料浆的容重，v1，v2表示流体在z1，z2处的速度，h1'表示流体从z1位置运动到z2位置过程中内摩擦力做的功；
K、定义各部位的边界名称,包括入口，出口，管道壁；
L、选择流动状态为层流状态，定义流体的物理属性，选用模型，将步骤C中的充填材料物理力学参数代入模型中；
M、进行设置边界条件，管道入口设置为速度入口，管道出口设置为自由流，操作条件为标准大气压，在竖直方向存在重力加速度-9.8m/s2；
N、设置流场中的流速并初始化，设置残差监视器中的存储迭代次数，最后输入所设置的迭代次数为，开始迭代计算；直至迭代收敛；
O、迭代完成后查看最终的速度和压力云图；
P、通过创建监测面计算管道阻力损失；
Q、根据步骤C设置的实验方案，进行模拟研究，分析研究浆体在管道中输送特性，分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，确定适合管路输送的料浆流量与速度。
2.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤A中：粗骨料选用废石等，最大粒径小于20mm；细骨料为尾砂、分级尾砂或酸浸尾砂。
3.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤C中：对料浆进行坍落度，倒坍落度实验，要求满足坍落度在220～260mm,倒坍落度小于1s，选出符合高浓度范围的料浆浓度和水泥添加量，并从而确定实验方案及相对应的参数。
4.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤D中：由CFD Gambit建立充填管道的三维几何模型,生成三维的网格结构，输出“mesh”文件并保存。
5.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤E中：启动FLUENT软件,选择3D求解器，在FLUENT软件中将几何模型：Mesh文件导入。
6.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤L中：选择流动状态为层流状态，定义流体的物理属性，选用FLUENT中H-B模型，将步骤C中的充填材料物理力学参数代入H-B模型中。
7.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤M中：在FLUENT软件中进行设置边界条件；
步骤N中：设置残差监视器中的存储迭代次数为1000，最后输入迭代次数为1000。
8.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤P中:通过在管道的各弯管部分的上面和下部各创建一个监测面，通过计算各监测面的加权平均压力值，将各段管道的阻力损失值计算出来，最终计算出整个管道阻力损。
9.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤Q中:根据步骤C设置的实验方案，进行模拟研究；
通过观测Z＝0监测面上料浆流速以及压力变化情况，分析出研究浆体在管道中输送特性；
通过在在管道弯管直径方向取一些监测线，即在管道弯管处中心位置取监测线，可以分析出料浆在弯管部位的变化情况以及对管道冲击力的大小；
根据不同方案的阻力损失随料浆浓度以及流速的变化，分析输送过程中压力损失受浓度和流速的影响规律，最终确定适合管路输送的料浆流量与速度。
10.一种如权利要求1至9所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法适用在充填采矿法的矿山上应用。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110595965A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 | 一种用于管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法 |
| CN110687011A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-14 | 山东恒驰矿业装备科技有限公司 | 模拟充填立管内膏体料浆静置承压状态的试验装置及方法 |
| CN110781587A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-02-11 | 北京科技大学 | 利用低品质固废抗离析的废石充填料浆多目标优化方法 |
| CN112594002A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-02 | 中煤科工生态环境科技有限公司 | 用于自流输送高浓度料浆的大倍线充填管道系统 |
| CN115854261A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-28 | 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 | 一种具备坡度调节功能的管输煤浆质量控制检测系统及方法 |
| CN116757122A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-09-15 | 杭州百子尖科技股份有限公司 | 填料吸收塔的仿真模型构建方法、装置、设备及存储介质 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101008315A (zh) * | 2007-02-07 | 2007-08-01 | 邸建友 | 煤矿采场似膏体自流充填工艺及其使用的似膏体 |
| CN109101767A (zh) * | 2018-09-20 | 2018-12-28 | 鞍钢集团矿业有限公司 | 基于t-h耦合的膏体充填料浆管道输送阻力损失计算方法 |
-
2019
- 2019-03-05 CN CN201910162618.0A patent/CN110096727A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101008315A (zh) * | 2007-02-07 | 2007-08-01 | 邸建友 | 煤矿采场似膏体自流充填工艺及其使用的似膏体 |
| CN109101767A (zh) * | 2018-09-20 | 2018-12-28 | 鞍钢集团矿业有限公司 | 基于t-h耦合的膏体充填料浆管道输送阻力损失计算方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张修香: "矿山废石-尾砂高浓度充填料浆的流变特性及多因素影响规律研究" * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110595965A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 | 一种用于管道输送的浆体颗粒级配的遴选方法 |
| CN110781587A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-02-11 | 北京科技大学 | 利用低品质固废抗离析的废石充填料浆多目标优化方法 |
| CN110687011A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-14 | 山东恒驰矿业装备科技有限公司 | 模拟充填立管内膏体料浆静置承压状态的试验装置及方法 |
| CN112594002A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-02 | 中煤科工生态环境科技有限公司 | 用于自流输送高浓度料浆的大倍线充填管道系统 |
| CN112594002B (zh) * | 2020-12-17 | 2023-03-03 | 中煤科工生态环境科技有限公司 | 用于自流输送高浓度料浆的大倍线充填管道系统 |
| CN115854261A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-28 | 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 | 一种具备坡度调节功能的管输煤浆质量控制检测系统及方法 |
| CN116757122A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-09-15 | 杭州百子尖科技股份有限公司 | 填料吸收塔的仿真模型构建方法、装置、设备及存储介质 |
| CN116757122B (zh) * | 2023-08-11 | 2023-12-01 | 杭州百子尖科技股份有限公司 | 填料吸收塔的仿真模型构建方法、装置、设备及存储介质 |
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